混合维度石墨烯异质光电器件研究

发布时间：2023-04-05 01:11

　　自石墨烯被发现以来,基于石墨烯的研究引起了科学界和工业界的关注。由于具备强透光性、高迁移率、宽频谱吸收等优点,石墨烯在光伏器件、光电探测器等领域得到广泛应用。石墨烯的导带和价带相交于狄拉克点,带隙为零,由于狄拉克点附近电子态密度很低;石墨烯费米能级极易受到外部注入载流子的调控。本文针对石墨烯费米能级可调,宽频谱吸收等特点,设计了新型石墨烯/半导体异质结光电器件:率先用多种量子点宽波段的光掺杂提升石墨烯/半导体异质结光伏器件功率转换效率;率先实现石墨烯/砷化镓异质结器件在近红外传感(980 nm)领域的应用,并且通过稀土离子的荧光上转换提高探测器的光电响应;设计、实现光掺杂和表面等离子体共振协同增强的新型石墨烯/砷化镓异质结光电探测器。本论文的主要工作如下:(1)完成石墨烯/砷化镓异质结光伏器件。改变电极退火条件,降低砷化镓与金电极的接触电阻;优化砷化镓表面钝化工艺减少表面悬挂键,降低载流子在表面的复合几率;器件的功率转换效率达到8.57%,其中短路电流密度、开路电压、填充因子分别为17.80mA/cm2、0.67V、71.80%。设计ZnO、InP量子点共同光掺杂增强的石墨烯/砷化镓异...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 石墨烯光电物理特性简介
    1.2 石墨烯在光电器件领域的应用
        1.2.1 光伏器件
        1.2.2 光电探测器
        1.2.3 发光二极管
    1.3 石墨烯光电器件的工作原理
        1.3.1 石墨烯/半导体异质结光伏器件工作原理
        1.3.2 石墨烯光电探测器工作原理
    1.4 新型石墨烯光电器件
        1.4.1 量子点光掺杂
        1.4.2 表面等离子体共振
        1.4.3 波导增强光吸收
        1.4.4 光学谐振腔增强光吸收
        1.4.5 石墨烯/二维材料异质结器件
        1.4.6 其他新型石墨烯光电器件
    1.5 本文的研究内容
2 实验设计及方案
    2.1 实验材料的制备
        2.1.1 石墨烯的制备
        2.1.2 上转换纳米颗粒的制备
        2.1.3 金纳米颗粒的制备
    2.2 器件加工
        2.2.1 砷化镓清洗
        2.2.2 石墨烯转移
        2.2.3 电极加工
    2.3 表征测试方法
    2.4 本章小结
3 多量子点/石墨烯/半导体异质光伏器件研究
    3.1 研究背景
    3.2 石墨烯/砷化镓异质结光伏器件
        3.2.1 器件设计
        3.2.2 器件光电性能表征
    3.3 量子点/石墨烯/砷化镓异质光伏器件
        3.3.1 量子点光学特性简述
        3.3.2 量子点表征
        3.3.3 器件光电性能表征
        3.3.4 器件稳定性测试
    3.4 本章小结
4 石墨烯/砷化镓异质光电探测器研究
    4.1 研究背景
    4.2 石墨烯/砷化镓异质结光电探测器
        4.2.1 器件设计
        4.2.2 器件光电性能表征
    4.3 上转换纳米颗粒增强石墨烯/砷化镓红外探测器
        4.3.1 上转换发光现象简述
        4.3.2 上转换纳米颗粒表征
        4.3.3 器件光电性能表征
        4.3.4 器件稳定性表征
    4.4 硅量子点、金纳米颗粒/石墨烯/砷化镓光电探测器
        4.4.1 金纳米颗粒表面等离子体共振简介
        4.4.2 器件光电性能表征
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 主要结论
    5.2 研究展望
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间取得的学术成果



本文编号：3782422